JP7426692B2 - 砥石及び工作機械 - Google Patents
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Description
図1に示すように、工作機械5は、砥石ユニット1と、シャフト25と、駆動部27と、を備える。砥石ユニット1は、被加工物Wを加工する砥石10と、砥石10を保持する砥石ホルダー20と、を備える。
各柱部32は、端面31に直交するZ方向に沿って延びる。各柱部32は、回転軸Oに沿って延びる筒状、例えば、正六角形筒状に形成される。各柱部32は、被加工物Wを加工、例えば、研磨又は研削するために設けられる。複数の柱部32は、柱部32の先端が端面31に位置するように、砥石10の端面31に沿って並べられている。
図3に示すように、複数の筒状の柱部32は、互いに同一のサイズで形成され、周方向Cに沿って並べられる。複数の柱部32は、周方向Cに沿って等角度、例えば45°間隔で配置されている。各柱部32は、6つの壁部33により構成される。隣り合う2つの壁部33は、所定角度、例えば60°の角度で交わるように一体をなす。2つの接着部34は、各柱部32の径方向Rに対向する2つの頂点から径方向Rに沿って各柱部32から離れる方向に延びる平板状をなす。
各柱部42は、側周面41に直交する径方向Rに沿って延びる。各柱部42は、径方向Rに沿って延びる筒状、例えば、正六角形筒状に形成される。各柱部42は、被加工物Wを加工、例えば、研削又は切削するために設けられる。複数の柱部42は、柱部42の先端が側周面41に位置するように、砥石10の側周面41に沿って並べられる。
図2に示すように、複数の筒状の柱部42はZ方向に沿って並べられ、Z方向に沿って並ぶ1列の複数の柱部42は砥石10の周方向Cに並べられる。複数の柱部42は、周方向Cに沿って等角度間隔、例えば45°間隔で配置されている。
詳しくは、図1及び図2に示すように、各柱部52は、傾斜面51に直交する方向に延びる。各柱部52は、傾斜面51に直交する方向に延びる筒状、例えば、正六角形筒状に形成される。各柱部52は、被加工物Wを加工、例えば、研磨又は研削するために設けられる。複数の柱部52は、柱部52の先端が傾斜面51に位置するように、砥石10の傾斜面51に沿って並べられている。
図3に示すように、複数の柱部52は、互いに同一のサイズで形成される。複数の筒状の柱部52はZ方向に沿って並べられ、Z方向に沿って並ぶ1列の複数の柱部52は砥石10の周方向Cに並べられる。複数の柱部52は、周方向Cに沿って等角度間隔、例えば45°間隔で配置されている。各柱部52は、6つの壁部53により構成される。隣り合う2つの壁部53は、所定角度、例えば60°の角度で交わるように一体をなす。複数の連結部54は、それぞれZ方向に隣り合う2つの柱部52を連結する平板状をなす。
第3波板部55は複数の第3矩形波部55aを有し、第3波板部56は複数の第3矩形波部56aを有する。第3矩形波部55a,56aは、底辺が省略された台形形状をなす。2つの第3波板部55,56は、それぞれの第3矩形波部55a,56aが周方向Cに互いに向き合うように重ね合わされる。第3矩形波部55a,56aが互いに向き合うように設けられることにより、筒状の柱部52が形成される。2つの第3波板部55,56は、連結部54において図示しない接着剤により接着されている。この接着剤は、例えば、エポキシ樹脂である。この接着剤は、複数の砥粒を含んでいてもよい。
保持材57は、傾斜面加工部50の全域にわたって形成され、複数の柱部52を保持する。保持材57は、各柱部52の内部空間に充填されるとともに、各柱部52の外部空間である複数の柱部52の間に充填される。
図1及び図2に示すように、保持材47は、側面加工部40の全域にわたって形成され、複数の柱部42を保持する。各柱部42の内部空間に充填されるとともに、各柱部42の外部空間である複数の柱部42の間に充填される。
保持材37,47,57は、例えば、気体又は液体である流体を通過させるポーラス材料、すなわち多孔質材料により形成される。保持材37,47,57は、例えば、多孔質の樹脂又はセラミックからなる。
図4に示すように、保持材47は、複数の目立て粒47aを含む。目立て粒47aは、結合材16よりも硬く、かつ、砥粒15よりも柔らかい材質により形成される。目立て粒47aは、例えば、炭化ケイ素(SiC)又は二酸化ケイ素(SiO2)からなる粒である。目立て粒47aは、保持材47から脱落した後、柱部42の結合材16を削る。これにより、柱部42の砥粒15が目立てされる。保持材37,57も、保持材47と同様に、複数の目立て粒を含む。
図1に示すように、工作機械5は、駆動部27を介して、シャフト25とともに回転軸Oを中心に砥石ユニット1を回転させつつ、砥石10の側周面41を被加工物Wに接触させる。これにより、側面加工部40は被加工物Wの側面を加工する。砥石10は、砥粒15(図4参照)を有する柱部42と砥粒15を有しない保持材47が周方向Cに沿って交互に配置される。よって、砥石10が周方向Cに回転すると、被加工物Wには、被加工物Wを加工する柱部42と被加工物Wを加工しない保持材47が交互に接触する。これにより、図7に示すように、柱部42が周方向Cに沿って被加工物Wに向かって回転し、柱部42の先端が被加工物Wに加工量Kにて被加工物Wに切り込まれるとともに、柱部42の先端が被加工物Wに摩擦する。これにより、被加工物Wの側面が加工される。
従来の砥石では砥粒が周方向に沿って均一に分布しており、砥粒は被加工物を研磨するのみである。よって、従来の砥石では、本実施形態に比べて、被加工物Wに切り込む加工量は少ない。一方、本実施形態の砥石10の柱部42は、フライス工具の刃先と同様に機能し、被加工物Wに切り込まれやすい。これにより、本実施形態の砥石10は、従来の砥石よりも加工量Kを増やすことができる。また、加工時には、砥石10の柱部42の先端が摩耗する前に砥粒15が柱部42から脱落し、新たな砥粒15が柱部42の先端に露出する。よって、砥石10の加工能力がフライス工具に比べて低下することが抑制される。
なお、傾斜面51による面取り加工は、端面31による加工及び側周面41による加工に伴い被加工物Wの角部に形成されるバリをとるために、端面31による加工及び側周面41による加工の後で行われることが好ましい。
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)回転軸Oを中心に回転し、被加工物Wを加工する砥石10は、砥石10が回転軸Oを中心に回転する際に被加工物Wに接触することにより被加工物Wを加工する第1面、第2面及び第3面を備える。第1面は、回転軸Oに沿う方向に延び、回転軸Oの周囲を囲む側周面41である。第2面は、側周面41に交わる方向に延びる端面31である。第3面は、回転軸Oに沿う方向に対して傾斜し、側周面41と端面31を繋ぐ傾斜面51である。
この構成によれば、砥石10の側周面41、端面31及び傾斜面51を利用して多彩な加工を行うことができる。例えば、回転軸Oを中心に砥石10を回転させた状態で、砥石10の側周面41を被加工物Wの側面に接触させることにより、砥石10は被加工物Wの側面を加工する。また、回転軸Oを中心に砥石10を回転させた状態で、砥石10の端面31を被加工物Wの平面に接触させることにより、砥石10は被加工物Wの平面を加工する。また、回転軸Oを中心に砥石10を回転させた状態で、砥石10の傾斜面51を被加工物Wの角部に接触させることにより、砥石10は被加工物Wの角部を加工する。
この構成によれば、砥石10の側周面41は、砥粒15を有する柱部42が周方向Cに沿って間隔を持って並べられる。これにより、図7に示すように、柱部42が周方向Cに沿って被加工物Wに向かって回転し、柱部42の先端が被加工物Wに加工量Kにて被加工物Wに切り込まれる。よって、砥石10の加工量Kを従来の砥石及び砥石10の端面31よりも増やすことができる。また、砥石10による被加工物Wの加工時に、砥粒15が被加工物Wとの摩擦により丸くなって研削能力が低下する前に、砥粒15が柱部42から脱落して新たな砥粒15が被加工物Wに接触可能に柱部42から露出する。このため、砥石10は、従来のフライス工具に比べて加工能力の低下が抑制される。砥石10の傾斜面51は、砥石10の側周面41と同様の作用効果を有する。
この構成によれば、柱部32,42,52の剛性を高めることができ、砥石10の加工能力を向上させることができる。
この構成によれば、簡単に、かつ強度が高い複数の筒状の柱部32,42,52を形成することができる。
この構成によれば、側面加工部40及び傾斜面加工部50の間の角部に第1波板部45,46及び第3波板部55,56の4枚が重なる重複領域Gを形成することができる。よって、側面加工部40及び傾斜面加工部50の間の角部の強度を高めることができる。砥石10の角部には応力集中が発生しやすいため、砥石10の角部の強度を高めることは好ましい。
この構成によれば、傾斜面加工部50及び端面加工部30の間の角部に第3波板部55,56及び第2波板部35,36の4枚が重なる重複領域Hを形成することができる。よって、傾斜面加工部50及び端面加工部30の間の角部の強度を高めることができる。砥石10の角部には応力集中が発生しやすいため、砥石10の角部の強度を高めることは好ましい。
この構成によれば、工作機械5は、砥石10の側周面41、端面31及び傾斜面51を利用して多彩な加工を行うことができる。
この構成によれば、2つの壁部33,43,53が互いに異なる角度で交わるように一体をなすため、2つの壁部が平板状に一体をなす場合に比べて、柱部32,42,52の剛性を高めることができる。これにより、砥石10の加工能力を向上させることができる。
この構成によれば、1つの砥石で、被加工物Wに対して多種類の加工を行うことができる。よって、砥石を含む多数の工具を準備する必要がない。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
上記実施形態においては、柱部32,42,52は正六角形筒状に形成されていたが、六角形筒状であれば、正六角形筒状でなくてもよい。また、柱部32,42,52は、多角形筒状であれば、六角形筒状でなくてもよく、例えば、五角以下又は七角以上の多角形筒状であってもよい。さらに、柱部32,42,52は、筒状であれば、多角形筒状でなくてもよく、円筒状であってもよい。
また、例えば、柱部32,42,52は、V字状、L字状、X字状、N字状、U字状、Z字状、C字状又はI字状等をなしていてもよい。また、柱部32,42,52毎に形状が異なっていてもよい。
Claims (6)
- 回転軸を中心に回転し、被加工物を加工する砥石であって、
前記砥石が前記回転軸を中心に回転する際に前記被加工物に接触することにより前記被加工物を加工する第1面、第2面及び第3面を備え、
前記第1面は、前記回転軸に沿う方向に延び、前記回転軸の周囲を囲む側周面であり、
前記第2面は、前記回転軸が延びる方向において前記第1面から離れた位置にあり、前記回転軸が延びる方向から見て前記側周面の内側に位置し、前記回転軸に交わる端面であり、
前記第3面は、前記第2面の前記回転軸から遠い外周端部と前記第1面の前記第2面に近い端部とを繋ぐ前記回転軸に沿う方向に対して傾斜する傾斜面であり、
前記砥石は、
前記第1面に設けられ、前記第1面に交わる方向に延びる複数の第1柱部と、
前記第2面に設けられ、前記第2面に交わる方向に延びる複数の第2柱部と、
前記第3面に設けられ、前記第3面に交わる方向に延びる複数の第3柱部と、を備え、
前記第1柱部、前記第2柱部及び前記第3柱部のそれぞれは、
前記砥石のうち前記第1柱部、前記第2柱部及び前記第3柱部のみに設けられ、前記被加工物を加工する際に前記被加工物に接触する複数の砥粒と、
前記複数の砥粒を結合する結合材と、を備える、
砥石。 - 前記第1柱部、前記第2柱部及び前記第3柱部は、それぞれ、筒状に形成される、
請求項1に記載の砥石。 - 前記砥石は、
前記回転軸及び前記第1面に沿って延びる矩形波板状をなす2つの第1波板部と、
前記回転軸及び前記第2面に沿って延びる矩形波板状をなす2つの第2波板部と、
前記回転軸及び前記第3面に沿って延びる矩形波板状をなす2つの第3波板部と、を備え、
前記2つの第1波板部は、それぞれ、第1矩形波部を有し、前記砥石の周方向において互いに前記第1矩形波部が向き合うように重ね合わされることにより筒状の前記第1柱部が形成され、
前記2つの第2波板部は、それぞれ、第2矩形波部を有し、前記砥石の前記周方向において互いに前記第2矩形波部が向き合うように重ね合わされることにより筒状の前記第2柱部が形成され、
前記2つの第3波板部は、それぞれ、第3矩形波部を有し、前記砥石の前記周方向において互いに前記第3矩形波部が向き合うように重ね合わされることにより筒状の前記第3柱部が形成される、
請求項2に記載の砥石。 - 前記2つの第1波板部における前記第3波板部に近い下端は、前記2つの第3波板部における前記2つの第1波板部に近い上端に前記周方向に重なった状態で接着されている、
請求項3に記載の砥石。 - 前記2つの第3波板部における前記第2波板部に近い下端は、前記2つの第2波板部の前記砥石の径方向の外側の端部に前記周方向に重なった状態で接着されている、
請求項3又は4に記載の砥石。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の砥石と、
前記砥石を保持する砥石ホルダーと、
前記砥石ホルダーに固定され、前記砥石の前記回転軸に沿って延びるシャフトと、
前記シャフトを軸回転させる駆動部と、を備える、
工作機械。
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